Cудовое конструирование / Рулевое устройство

Рулевое устройство

С помощью рулевого устройства можно изменять направление движения судна или удерживать его на заданном курсе. В последнем случае задачей рулевого устройства является противодействие внешним силам, таким как ветер или течение, которые могут привести к отклонению судна от заданного курса. Рулевые устройства известны с момента возникновения первых плавучих средств. В древности рулевые устройства представляли собой большие распашные весла, укрепленные на корме, на одном борту или на обоих бортах судна. Во времена средневековья их стали заменять шарнирным рулем, который помещался на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна. В таком виде он и сохранился до наших дней.

Типы рулей: а — обыкновенный руль; b —балансирный руль; с — полубалансирный руль (полуподвесной); d — балансирный руль (подвесной); е — полубалансирный руль (полуподвесной); f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный гребной винт).

В зависимости от принципа действия различают пассивные и активные рули.

Пассивными называются рулевые устройства, позволяющие производить поворот судна только во время хода, точнее сказать, во время движения воды относительно корпуса судна. В отличие от него активный руль позволяет осуществлять поворот судна независимо от того, движется оно или стоит. Пассивное рулевое устройство состоит из штурвальной колонки с передачей, рулевой машины и пера руля. В старых конструкциях использовались однослойные рули. В настоящее время главным образом применяют профильные фигурные рули (рис. а). Перо такого руля состоит из двух выпуклых наружных оболочек, имеющих с внутренней стороны ребра и вертикальные диафрагмы для повышения жесткости. В целом конструкция пера руля цельносварная и полая внутри. Существуют различные способы крепления руля. Его можно на шарнирах прикрепить к ахтерштевню (рис. а) или установить в подпятнике (рис. b). Другие способы закрепления показаны на рисунках с, е.

По положению пера руля относительно оси вращения баллера различают: — обыкновенный руль — плоскость пера руля расположена за осью вращения; — полубалансирный руль — только большая часть пера руля находится позади оси вращения, за счет чего возникает уменьшенный момент вращения при перекладке руля; — балансирный руль — перо руля так расположено по обеим сторонам оси вращения, что при перекладке руля не возникают какие-либо значительные моменты.

Типы рулей:  f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный гребной винт). Пример рулевого устройства с активным рулем приведен на рисунке f. В перо руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который для защиты от повреждений помещен в насадку. За счет поворота пера руля вместе с гребным винтом на определенный угол возникает поперечный упор, обусловливающий поворот судна. Активный руль выполняет свои функции и тогда, когда судно стоит на якоре. Такой руль используется на специальных судах, таких как плавучие рыбозаводы, китобойные, ремонтные и вспомогательные. Кроме того, активный руль можно применять как аварийный двигатель.

Рули, как правило, помещаются в корме судна. Только в особых случаях (например, на речных паромах или на судах для каналов) используют также носовые рули. Для повышения маневренности судна довольно часто применяют подруливающие устройства, относящиеся к группе активных рулей без пера. Носовые или кормовые подруливающие устройства устанавливают поперек судна в туннеле. В этом туннеле находятся также два гребных винта или ротор осевого насоса. При вращении одного гребного винта вода течет через туннель. За счет этого возникает упор, и корпус судна совершает движение. В подруливающих устройствах все чаще вместо двух гребных винтов или одного ротора осевого насоса используют гребные винты с переменным шагом. Как уже было указано, для того чтобы рулевая установка действовала, перо пассивного руля должно стоять под определенным углом. Баллер руля приводится во вращение рулевой машиной, установленной под палубой в корме судна. Существуют паровые, электрические и гидравлические рулевые машины.

Рулевое устройство с электрическим приводом: а — расположение рулевого устройства. 1 — рулевая машина; 2 — рулевой штырь; 3 — полубалансирный руль; 4 — баллер руля. b — секторная рулевая передача с электрическим приводом. 1 — ручной штурвальный привод (аварийный привод); 2 — румпель; 3 — редуктор; 4 — рулевой сектор; 5 — двигатель; 6 — пружина; 7 — баллер руля; 8 — профильный фигурный руль; 9 — сегмент червячного колеса и тормоза; 10 — червяк.

На рис. b показана устаревшая конструкция электрической рулевой машины. Электродвигатель через редуктор приводит в движение рулевой сектор, который крепится на баллере руля. Две пружины, воспринимающие удары волн о перо руля, соединяют сектор руля с румпелем; последний в свою очередь через призматическую шпонку соединен с баллером руля, на котором помещен профильный руль.

Если необходимо повернуть перо руля, нужно запустить мотор с определенной частотой вращения. При неисправности электрической рулевой машины руль приводится в движение с помощью управляемого вручную механизма, состоящего из штурвальной тумбы и штурвала. Путем поворота штурвала приводятся в движение червячное колесо и взаимодействующий с ним аварийный приводной сегмент, укрепленный непосредственно на баллере руля. Штурвальная тумба аварийной рулевой установки обычно монтируется в корме на верхней палубе судна.

На современных судах, как правило, применяют гидравлические рулевые машины. При вращении рулевого колеса на мостике срабатывает датчик телемотора, Протекающее под давлением в трубопроводе масло вызывает перемещение приемника телемотора, за счет чего рулевой насос приводится в движение в соответствующем направлении.

Рулевое устройство с гидравлическим приводом: а — схема гидропривода рулевого устройства типа Атлас с телемоторами; b — поршень гидравлической рулевой машины. 1 — подключение к бортовой сети; 2 — кабельные соединения; 3 — запасная канистра; 4 — рулевой насос; 5 — рулевая колонка с датчиком телемотора; 6 — индикаторный прибор; 7 — приемник телемоторов; 8 — двигатель; 9 — гидравлическая рулевая машина; 10 — баллер руля; 11 — датчик указателя положения руля.